Шелест Д. А. Підвищення якості електричної енергії в мережі з сонячними електростанціями в режимі зниження генерованої потужності

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U002587

Облікова картка дисертації

0824U002587.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 141 - Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

05-09-2024

Спеціалізована вчена рада

ДФ 64.050.162-6601

Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"

Анотація

Метою дисертаційної роботи є підвищення показників якості електричної енергії генерованої сонячною електростанцією до трифазних електричних мереж в режимі зниження генерованої потужності. Об'єкт дослідження – процес передачі електричної енергії до трифазних електричних мереж сонячними електростанціями в режимі зниженої генерованої потужності. Предмет дослідження – параметри якості електричної енергії в мережах з сонячними електростанціями в режимі зниженої генерованої потужності. Отримано подальшого розвитку метод непрямого визначення точки максимальної потужності сонячних панелей, який відрізняється від відомих визначенням максимальної вихідної напруги узгоджувальних перетворювачів при фіксованому значенні вихідного струму, що дає можливість спростити системи керування фотоенергетичної системи, апаратну реалізацію системи керування узгоджуючими перетворювачами та знижує її вартість. 2. Вперше запропоновано метод компенсаційного керування узгоджуючими перетворювачами сонячних електростанцій, що реалізує взаємну синхронізацію каналів керування окремих узгоджуючих перетворювачів в системі відбору потужності та на відміну від відомих забезпечує взаємну компенсацію пульсацій напруги в ланці постійного струму сонячної електростанції від окремих узгоджуючих перетворювачів, що дозволяє досягти зниження пульсацій напруги в ланці постійного струму, чим досягається подальше покращення якості електроенергії генерованої до трифазної електричної мережі. 3. Вперше запропоновано метод частотно-адаптивного керування мережевим інвертором напруги сонячної електростанція, який на відміну від відомих дозволяє забезпечити покращенні показники якості електричної енергії генерованої до трифазної електричної мережі в режимі зниження генерованої потужності. 4. Подальший розвиток отримав метод управління трифазним інвертором струму з синусоїдальної ШІМ, який відрізняється від існуючих у корекції завдання фазних струмів мережі, що дозволяє знизити пульсації потужності у ланці постійного струму інвертора, при роботі ФЕС на потужності у ланці постійного струму інвертора , при роботі ФЕС на несиметричну трифазну мережу, на 50 % та коефіцієнт нелінійних спотворень мережних струмів на 60 % на відміну від систем управління, не враховують несиметрію мережевих напруг. 5. Вперше розроблено метод визначення параметрів LC фільтра інвертора напруги ФЕС, що працює в режимі автономного джерела живлення, який на відміну від існуючих дозволяє визначити параметри фільтра, з урахуванням частоти ШІМ модуляції інвертора, допустимого струму ключів інвертора та вимог параметрів якості вихідної напруги з коефіцієнтом гармонійних спотворень менше 5%. Достовірність теоретичних дисертаційних досліджень підтверджено експериментами на обладнанні конструкторського бюро ТОВ «АКУТЕК». Експериментальні результати показали високу ефективність розроблених методів та інструментів для покращення показників якості електроенергії генерованої мережевими інверторами напруги, що впливають на додаткові втрати в електричних мережах від вищих гармонік струмів. Використання розроблених методів дозволило значно підвищити показники якості електроенергії, генерованої в мережі та знизити пускові струми перетворювача. Практичне значення отриманих результатів для електроенергетичної галузі полягає в наступному: 1. Розроблено методику розрахунку основних параметрів послідовної фотоенергетичної системи, що забезпечує передачу електричної енергії до трифазної електричної мережі. 2. Запропоновано методику компенсації пульсацій напруги у ланці постійного струму сонячної електростанції, що забезпечує покращення показників якості електричної енергії генерованої до трифазної електричної мережі. 3. Запропоновано методику керування мережевим інвертором напруги ФЕС, що забезпечує підвищення показників якості електричної енергії в режимі зниженої генерованої потужності. 4. Розроблені імітаційні комп’ютерні моделі сонячних електростанцій, що дозволяють проводити дослідження показників якості електричної енергії, проводити визначення втрат потужності в силових перетворювачах сонячних електростанціях, досліджувати та проводити аналіз роботи регуляторів та інші дослідження. 5. Розроблено методику визначення параметрів LC фільтра інвертора напруги ФЕС, що працює в режимі автономного джерела живлення, яка дозволяє визначити параметри фільтра, з урахуванням частоти ШІМ модуляції інвертора, допустимого струму ключів інвертора та вимог параметрів якості вихідної напруги з коефіцієнтом гармонійних спотворень менше 5%. Результати дисертаційної роботи використані на ТОВ «АКУТЕК» при розробці мережевих інверторів напруги та перетворювачів частоти з покращеними показниками якості вихідної напруги (акт про впровадження від 15.04.2024 р.) та в навчальному процесі на кафедрі «Передача електричної енергії» Національного технічного університету «ХПІ» (акт про впровадження 11.09.2023 р.).

Читати повністю

Публікації

1. Shelest D. Modeling of thermal ventilation processes in printed circuit boards of power sources. Smart Technologies in Urban Engineering : Book Chapter Lecture Notes in Networks and Systems / O. Plakhtii, V. Nerubatskyi, D. Shelest, D. Hordiienko, I. Khomenko: Springer. 2023. Vol. 808. P. 294-304. (SCOPUS, Switzerland)

2. Шелест Д. Дослідження впливу скін-ефекту на втрати потужності в системах тягового електропостачання постійного струму / О. Плахтій, В. Нерубацький, Д. Шелест, В. Цибульник // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. Харків, 2021. №4. С. 3-14. (Б)

3. Шелест Д. А. Дослідження системи керування пристрою плавного пуску асинхронного двигуна / О.А. Плахтій, В.П. Нерубацький, Д.А. Гордієнко, Д.А. Шелест, А.В. Синявський // Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. Харків, 2022. №202. С. 62-77. (Б)

4. Шелест Д.А. Динаміка, концепції та перспективи розвитку вітрової енергетики / О.А. Плахтій, В.П. Нерубацький, Д.А. Гордієнко, Д.А. Шелест, А.В. Синявський // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. Харків, 2022. № 4. С. 3-14. (Б)

5. Шелест Д.А. Огляд конфігурації і стратегії керування мікромережами на основі силової електроніки / В.П. Нерубацький, О.А. Плахтій, Д.А. Гордієнко, А.В. Синявський, Д.А. Шелест // Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. Харків, 2023. Вип. 204. С. 101-115. (Б)

6. Шелест Д. Дослідження передачі електроенергії сонячної електростанції в трифазну електричну мережу / О. Плахтій, І. Хоменко, Д. Шелест, А. Синявський // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика. Харків, 2023. Вип. 2(10), С. 38-44. (Б)

7. Шелест Д.А. Аналіз режимів роботи електричних мереж з урахуванням впливу зубцевих гармонік / І.В. Хоменко, О.А. Плахтій, Д.А. Шелест // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність. Харків, 2023. Вип. 2(7). С. 77-84. (Б)

8. Шелест Д.А. Визначення дії скін-ефекту на додаткові втрати потужності від вищих гармонік в електричних мережах // В.П. Нерубацький, О.А. Плахтій, Д.А. Гордієнко, Д.А. Шелест // Інтелектуальні транспортні технології : тези доповідей 2-ої Міжнародної науково-технічної конференції (Харків, 27–29 квітня 2021 р.). Харків: УкрДУЗТ, 2021. С. 139–141.

9. Shelest D. Approximation of the dependence of the active resistance of the conductor on the frequency for the high frequency zone / Scherbak Y., Plakhtii O., Nerubatskyi V., Hordiienko D., Shelest D., Semenenko Y. // IEEE 19th International Conference on Smart Technologies (EUROCON) (м. Львів, 6-8 липня 2021 р.). Lviv, Lviv polytechnic National University, 2021. – Р. 438-442.

10. Shelest D. Research of energy characteristics of three-phase voltage source inverters with modified pulse width modulation / Plakhtii O., Nerubatskyi V., Mykhalkiv S., Hordiienko D., Shelest D., Khomenko I. // IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek) (м. Харків, 13–17 вересня 2021 р.). Kharkiv, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», 2021. – Р. 422-427.

11. Shelest D. Thermal-Powerloss Approximation Method for Determination of Efficiency in Semiconductor Devices / O. Plakhtii, V. Nerubatskyi, D. Hordiienko, D. Sushko, A. Syniavskyi, D. Shelest // IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO) (м. Київ, 10-14 жовтня 2022 р.). Kyiv, National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», 2022. – Р. 456-461.

12. Шелест Д.А. Віброакустичні засоби діагностики стану силових трансформаторів / Хоменко І. В., Шелест Д. А. // Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я (MicroCAD) : тези доповідей ХXХ Міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD-2022 (м. Харків, 19–22 жовтня 2022 р.). – Харків: Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2022. – С. 88.

13. Шелест Д.А. Дослідження механізму вібрації та шумоутворення осердя трансформатора, викликаного магнітострикцією листа з електротехнічної сталі / І.В. Хоменко, Д.А. Шелест // Енергоефективність та енергетична безпека електроенергетичних систем (EEES-2020) : збірник наукових праць VІ Міжнародної науково-технічної конференції (м. Харків, 20–23 грудня 2022 р.). – Харків: Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2022. – С. 75–78.

14. Shelest D. Research of Single-Phase Current Rectifier in the Rectification and Recuperation Modes / O. Plakhtii, N. Karpenko, K. Trubchaninova, M. Filipieva, D. Shelest, K. Ivakina // IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES) (м. Кременчук, 27-30 вересня 2023 р.). Kremenchuk, Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, 2022. – Р. 1-6.

15. Shelest D. Research and calculation of the levels of higher harmonics of rotary electric machines in active-adaptive networks / Khomenko I., Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D., Shelest D. // IOP 4th international conference on sustainable futures: environmental, technological, social and economic matters (ICSF) (м. Кривий Ріг, 22-26 травня). Kryvyi Rih, Kryvyi rih State Pedagogical University, 2024. Vol.1254. – Р. 1-15.

16. Патент UA 151131, МПК H02J 3/26 (2021.12). Трифазний трирівневий силовий активний фільтр для трифазної трипровідної електричної мережі / О.А. Плахтій, В. П. Нерубацький, Д. А. Гордієнко, С. М. Тихонравов, С. Б. Кочук, К. Ф. Фомичов, Д. А. Шелест // Опубл. 08.06.2022, бюл. № 23. 12с.

Читати повністю

Файли

1_1_Дисертація_Шелест.pdf

autoreferat-Аннотація_Д-Шелест.pdf

Схожі дисертації

0824U002616

Озулу Антон Борисович

Електромеханічна система регулювання коливань кузова швидкісного електропоїзду з нахилом кузова

0824U002637

Становський Євген Юрійович

Удосконалення гібридної фотоелектричної системи з акумуляторною батареєю для потреб локального об’єкту

0824U002565

Дем'яненко Роман Ігорович

Методи та засоби аналізу несиметричних режимів роботи електротехнічного обладнання.

0824U002588

Козлов Андрій Юрійович

Керований електромагнітний привод установок для формування високоякісних бетонних виробів

0824U002557

Іванов Антон Віталійович

Енергоефективні електромагнітні приводи вібраційних транспортуючих пристроїв.